题目内容

10．甲烷和甲醇可以做燃料电池，具有广阔的开发和应用前景，回答下列问题

（1）甲醇燃料电池（简称DMFC）由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC工作原理如图1所示：通入a气体的电极是原电池的负极（填“正”“负”），其电极反应式为CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+．
（2）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图2所示U形管中氯化钠溶液的体积为800ml．闭合K后，若每个电池甲烷用量均为0.224L（标况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为7.72×103C（法拉第常数F=9.65×104C/mol），若产生的气体全部逸出，电解后溶液混合均匀，电解后U形管中溶液的pH为13．

分析 （1）燃料电池中，通入燃料的电极为负极，发生氧化反应，加成被氧化生成二氧化碳；
（2）电解氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑，可知关系式1 mol CH4～8 mol e-～8molNaOH计算．

解答 解：（1）燃料电池中，通入燃料的电极为负极，发生氧化反应，加成被氧化生成二氧化碳，电极方程式为，
故答案为：负；CH3OH+H2O-6e -═CO2+6H+；
（2）电解氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑，可知关系式1 mol CH4～8 mol e-～8molNaOH，故若每个电池甲烷通入量为0.224L（标准状况），生成0.08molNaOH，c（NaOH）=$\frac{0.08mol}{0.8L}$=0.1mol/L，pH=13；电解池通过的电量为$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$×8×9.65×104C•mol-1=7.72×103C（题中虽然有两个燃料电池，但电子的传递量只能用一个池的甲烷量计算），
故答案为：7.72×103C；13．

点评 本题综合考查电化学知识，涉及电极判断与电极反应式书写等问题，做题时注意从氧化还原的角度判断原电池的正负极以及电极方程式的书写，本题中难点和易错点为电极方程式的书写，题目难度中等．

练习册系列答案
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20．某工厂废弃的钒渣中主要含V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等，现从该钒渣回收V2O5的工艺流程示意图如下：

回答下列问题：
（1）（NH4）2V6O16中钒（V）的化合价为+5，①中废渣的主要成分是SiO2．
（2）工艺中反萃取所用的X试剂为稀硫酸．
（3）②、③的变化过程可简化为（其中R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）：R2（SO4）n（水层）+2nHA（有机层）?2RAn（有机层）+nH2SO4（水层），为提高②中萃取效率，应采取的措施是加入碱（具体碱均可）中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取．
（4）请完成④中的反应离子方程式：1ClO3-+6VO2++6H+=6VO3++1Cl-+3H2O．
（5）成品V2O5可通过铝热反应来制取金属钒，写出该反应的化学方程式：10Al+3V2O5$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6V+5Al2O3．
（6）将两个全钒液流储能电池串联后作为电源，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，装置如图：

b为电解池的阳极，全钒液流储能电池正极的电极反应式为VO2++e-+2H+=VO2++H2O．
1．X、Y、Z为三种气体，把a mol X与b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X+2Y?2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足：n（X）+n（Y）=n（Z），则Y的转化率为（　　）
A．$\frac{ab}{5}$×100%B．$\frac{2ab}{5}$×100%C．$\frac{2ab}{5b}$×100%D．$\frac{ab}{5a}$×100%
18．常温下，下列有关醋酸溶液的叙述中不正确的是（　　）
A．pH=4.3的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中：c（Na+）＜c（CH3COO-）
B．浓度为0.2 mol/L的CH3COOH溶液和浓度为0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合后：c（CH3COO -）-c（CH3COOH）=2[c（H+）-c（OH-）]
C．醋酸浓溶液加少量水稀释，$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{{c}^{2}（{H}^{+}）}$几乎不变
D．含等物质的量的NaHC2O4和Na2C2O4的溶液：3c（Na+）=2[c（HC2O4-）+c（C2O42-）+c（H2C2O4）]
5．五种短周期元素在周期表中的位置如图所示，其中R元素原子的最外层电子数等于其电子层数的2倍，下列判断正确的是（　　）
XY
ZMR
A．元素的非金属性次序为：Y＞X＞M
B．气态氢化物稳定性：M＞R
C．Z的氧化物可以做光导纤维
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞X
15．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素．A的质子总数与电子层数相同，B、C、D同周期且相邻，E原子核外电子数是D原子最外层电子数的2倍．C与其同主族的短周期元素可形成常见气体甲．A、B、C3种元素形成化合物乙．下列说法正确的是（　　）
A．原子半径：E＞B＞C＞D
B．A分别与B、C、D、E形成的简单化合物中，稳定性最好的和沸点最高的都是AD
C．E单质性质稳定，但其元素在自然界只能以化合态形式存在
D．化合物乙中一定含有共价键，可能含有离子键
2．将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，继续煮沸，液体变为红褐色色，得到的分散系为Fe（OH）3胶体，用此分散系进行下列实验：
（1）让光束通过该分散系，现象为胶体内出现一条光亮的“通路”，原因是胶体粒子对光的散射．
（2）向该分散系中逐滴滴入过量盐酸，会出现一系列变化：
①先出现红褐色沉淀，原因是HCl电离出来的离子（Cl-）所带的电荷与胶体粒子所带的电荷发生了电性中和，破坏了胶体的介稳性，从而使胶粒聚集成较大的颗粒沉降下来；
②随后沉淀逐渐溶解，溶液呈棕黄色，反应的化学方程式为Fe（OH）3+3HCl═FeCl3+3H2O．
19．下列物质中，属于电解质的是（　　）
A．酒精B．H2C．Na2SO4D．SO2
20．下列物质之间的相互关系不正确的是（　　）
A．CH3-CH2-NO2和H2N-CH2-COOH互为同分异构体
B．H、D、T互为同位素
C．O2和O3互为同素异形体
D．CH3CH2CH2CH3与性质完全相同

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